การปรับแต่งรถให้เป็นรถใช้ไฟฟ้าบ้านร่วมกับเครื่องยนต์

การปรับแต่งรถให้เป็นรถใช้ไฟฟ้าบ้านร่วมกับเครื่องยนต์

ในสหรัฐอเมริกา การที่มีรถยนต์ในแบบเดิม คือใช้น้ำมันเชื้อเพลิง (Gasoline Engine) แต่เมื่อถึงเวลาต้องปรับเปลี่ยนไปใช้พลังงานไฟฟ้าเพิ่มเติม ก็ต้องมีการปรับแต่ง ซึ่งจะเรียกว่า Conversion หรือ Modification ก็แล้วแต่ และเทคนิคอย่างนี้ เขาต้องเรียนรู้กัน และพัฒนานักเทคนิควิทยาท้องถิ่นที่จะดำเนินการได้
จะทำอย่างไร และทำได้อย่างไร โปรดติดตาม

ภาพ Toyota Prius รุ่นที่ 3
เป็น รถขนาดกลางค่อนข้างเล็ก เป็น Hatchback 5 ประตู

ภาพ Toyota Prius รุ่นที่สาม

นอกจากจะเป็นรถ Hybrid แล้ว ในปีใหม่2010 นี้ จะมีออกมาเป็นแบบเติมไฟฟ้าได้ด้วย แต่จะเริ่มทดลองเป็นโครงการต้นแบบในญิ่ปุ่น และในบางจุดของต่างประเทศอย่างสหรัฐอเมริกา

ประกอบ คุปรัตน์
ศึกษาและเรียบเรียง
Updated: Thursday, October 29, 2009

ในยุคต่อไปนี้ ราคาน้ำมันคงจะไม่ถูกลง แต่จะแพงขึ้นและแพงขึ้นจนถึงระดับ USD 5 หรือเป็นในประเทศไทยที่ปล่อยราคาน้ำมันตามตลาด จะตกที่ประมาณลิตรละ 45-50 บาท มันเป็นเรื่องของเวลา และสภาพแวดล้อม เพราะเราไม่สามารถพึ่งพาน้ำมันหรือแม้แต่แก๊สปิโตรเลียมต่อไปได้อีกนานนัก

และเมื่อนั้น รถไฟฟ้า (Electric Cars) จะมีคุณค่าประหยัดพลังงานและประหยัดทรัพย์ให้กับเจ้าของอย่างแท้จริง โดยรัฐบาลไม่ต้องไปจ่ายเงินสนับสนุน ดังที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน

ในสหรัฐอเมริกา รัฐบาลประธานาธิบดีโอบามาเน้นการสนับสนุนมหาวิทยาลัยไปในเทคโนโลยีพลังงานทางเลือก และยานพาหนะทางเลือก ดังเช่น โรงไฟฟ้านิวเคลียร์, โรงฟ้าพลังลม (Wine Turbine), พลังงานแสงอาทิตย์, รถยนต์ไฟฟ้า ยานพาหนะไฟฟ้า (Electric Cars/Vehicles), แบตเตอรี่พลังงานสูง สำหรับใช้ในยานพาหนะไฟฟ้า อย่างรถยนต์ รถโดยสาร รถจักรยานยนต์ไฟฟ้า ซึ่งจะเปลี่ยนไปใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานทางเลือกเพิ่มมากขึ้น เพื่อลดปัญหาการพึ่งพาน้ำมันเชื้อเพลิงที่ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ และเพื่อลดปัญหาวิกฤติโลกร้อนที่มนุษย์เราเผาผลาญพลังงานในรูปคาร์บอนด์ (Carbon) อย่างมาก และรวดเร็วเกินกว่าที่ธรรมชาติจะรองรับได้

แต่สำหรับประชาชนคนทั่วไป ยานพาหนะจะเป็นเรื่องของเศรษฐกิจ และเงินในกระเป๋า

เมื่อราคาและโครงสร้างพลังงานที่เปลี่ยนไป การใช้รถไฟฟ้าสามารถประหยัดเงินในกระเป๋าได้จริง คนใช้รถก็ต้องหาทางปรับเปลี่ยนไปสู่พลังงานทางเลือกใหม่มากขึ้น ในการนี้ ลองอ่านบทความ

“A Plug In Hybrid Conversion: Step By Step” โดย Bill Moore ตีพิมพ์ออนไลน์ใน EV World ในวันที่ 11 ตุลาคม ค.ศ. 2009 (11-Oct-2009)

แนะนำการปรับเปลี่ยนรถยนต์ลูกประสม (Hybrid Cars) อย่างรถ Toyota Prius ที่ใช้พลังงานหลัก คือน้ำมันเชื้อเพลิง (Gasolene) แล้วใช้วิธีการประหยัดพลังงาน โดยปรับเปลี่ยนพลังงานส่วนเหลือไปเป็นไฟฟ้า เพื่อใช้เสริมไปกับพลังงานรถยนต์ ซึ่งก็ประหยัดน้ำมันไปได้ประมาณร้อยละ 40-50

Toyota Prius

ภาพ Prius รุ่นที่ 2

เป็นรถที่ผลิตออกสู่ตลาด (Production) ในช่วงปี ค.ศ. 2000 เป็นต้นมา ซึ่งจัดเป็นรุ่นแรก (First Generation) และในรุ่นที่สองเริ้มการผลิตในปี ค.ศ. 2004–2009 สำหรับในทวีปอเมริกาเหนือ (North America)

ภาพ Toyota Prius รุ่นที่ 3

เร็วขึ้น แรงขึ้น แต่ประหยัดน้ำมันขึ้นด้วย วิ่งได้ 48-50 ไมล์ต่อแกลลอน ในยุคต่อไป เขาคงทำเป็น PHEVs สามารถชาร์ตไฟฟ้าในบ้านเป็นพลังงานเพิ่ม ประหยัดน้ำมันได้อีกเป็นเท่าตัว คือ 100 ไมล์ต่อแกลลอน

ในประเทศญี่ปุ่น จีน และ ยุโรป Prius รุ่นที่สอง ผลิตในช่วงปี ค.ศ 2004–จนถึงปัจจุบัน (Japan, China, Europe)

ในประเทศญี่ปุ่น ฐานโรงานผลิต (Assembly) อยู่ที่ Tsutsumi, ประเทศญี่ปุ่น หรือที่เรียกกันว่า Toyota City, ที่ Kariya, Aichi, ประเทศญี่ปุ่น (Fujimatsu)

ในประเทศจีน ผลิตที่ Chengdu, Sichuan เป็นการผลิตเพื่อตลาดประเทศจีนเท่านั้น (Chinese domestic market only)

Prius จัดเป็นรถขนาดกลาง (Class, Midsize car) ขนาดอยู่ใหญ่กว่า Corolla เล็กน้อย และเล็กกว่า Toyota Camry ซึ่งเป็นรถที่มีการใช้กันมากที่สุดในสหรัฐอเมริกา

รูปทรงของรถ (Body styles) เป็นแบบ 5 ประตู ท้ายตัด (5-door hatchback) ซึ่งมีความสะดวกสำหรับผู้นั่งและบรรทุกของได้สะดวก

เครื่องยนต์ที่ใช้ (Engine) เป็นแบบ Toyota Hybrid System II เป็นการใช้พลังร่วมระหว่างระบบเครื่องยนต์ที่เป็นพลังงานหลัก และมีระบบจัดการด้วยคอมพิวเตอร์และอิเลคโทรนิกส์ที่ทำให้จัดการพลังงานส่วนเกินได้กลับไปจัดเก็บเป็นพลังงานใช้เพิ่มเติมแทน หรือร่วมกับพลังงานเครื่องยนต์ที่ใช้พลังงานจากปิโตรเลียม
ในระบบเครื่องยนต์ เป็นแบบใช้น้ำมันชื้อเพลิง (Gasoline/Petrol) ขนาดเครื่องยนต์ 1.5 L 1NZ-FXE DOHC I4 VVT-i ขนาดเท่าๆกับเครื่องยนต์ของรถ Toyota Vios หรือ Honda City ที่มีวิ่งในประเทศไทย
ใช้พลังงาน 57 kW ให้พลังงาน 76 hp ที่ระดับรอบ 5000 rpm, 115 N•m (85 lb•ft) @ 4200 rpm
ระบบพลังงานไฟฟ้า (Electric) ขนาด 500 V, ในระบบใช้มอเตอร์ไฟฟ้า (Electric motor) ให้พลังงาน (Power) เท่ากับ 80 แรงม้า, มีแรงบิด (Torque) 153 lb-ft

ระบบพลังงานรวมทั้งสองระบบ (Hybrid system net horsepower) เท่ากับ 110 แรงม้า (hp, หรือ 82 kW) แต่ถ้าเป็น Prius รุ่น 3 (Third Generation) ใช้เครื่องยนต์ที่โตกว่า คือ 1800 cc. ให้พลังงานรวมที่สูงขึ้นเป็น 134 แรงม้า แต่ยังให้การประหยัดพลังงานที่สูงขึ้นไปอีกเล็กน้อย คือที่ประมาณ 48-50 ไมล์ต่อแกลลอน หรือประมาณ 21 กิโลเมตรต่อลิตร ทั้งในเมืองและบนทางหลวง (Highway)

ระบบเกียร์ (Transmission(s) เป็นแบบ 1-speed planetary gear

ในขนาดของรถ ฐานล้อห่างกัน (Wheelbase) 2,700 mm (106.3 in), ความยาวของตัวถัง (Length) 4,450 mm (175.2 in), ความกว้าง (Width) 1,725 mm (67.9 in), ความสูง (Height) 1,490 mm (58.7 in), น้ำหนักรถ (Curb weight) 1,317 kg (2,900 lb) โดยขนาดแล้ว ออกแบบมาให้สำหรับฝรั่งตัวใหญ่ๆ นั่งได้ 4 คนสบายๆ หรือผู้ใหญ่ 2 คนข้างหน้า อันอาจเป็นพ่อแม่ และเด็กๆ 3 คนด้านหลัง

รถ Toyota Prius เป็นรถที่ครองตลาดและนำหน้าด้านรถลูกประสม (Hybrid) ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา แต่เมื่อโลกมีเทคโนโลยีและความจำเป็นที่จะต้องใช้พลังงานทางเลือก โดยโอกาสการใช้พลังงานไฟฟ้าที่มีสายเครือข่ายทั่วประเทศแล้ว จึงต้องมองหาทางปรับ

แต่ถ้ามีการปรับแต่งอย่างที่บ้านเราเรียกว่า Modify ไปเป็นรถยนต์แบบ PHEVs หรือ Plug-in Electric Hybrid Vehicles คือใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ที่มาจากไฟฟ้าในบ้าน แล้วเสียบปลั๊กอัดไฟใส่แบตเตอรี่ที่ติดตั้ง และใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อการขับเคลื่อนรถยนต์เป็นหลัก และเสริมด้วยพลังงานจากเครื่องยนต์ อย่างที่เขาเรียกว่า Extender งานแบบนี้เป็นเรื่องสนถกและท้าทายสำหรับนักศึกษาด้านเทคโนโลยีอย่างใน “มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล” หรือ “วิทยาลัยเทคนิค” จะได้ลองทำเป็นโครงการพัฒนาขึ้น เพื่อการเรียนรู้ และเตรียมความพร้อมสำหรับประเทศที่จะต้องมีคำตอบด้านพลังงานที่จำเป็นในอนาคตที่ไม่นานนี้
ในทัศนะของผม เมื่อน้ำมันแพงขึ้น และการใช้แก๊สธรรมชาติ ก็ไม่ช่วยอะไร เพราะราคาแท้จริงต้องอ้างอิงกับตลาดโลก เมื่อต้องการหาทางใช้พลังงานทางเลือก รถยนต์ หรือยานพาหนะธรรมดาที่พอปรับเปลี่ยนไปใช้เป็นยานพาหนะไฟฟ้า (Electric Vehicles – EVs) ก็ต้องวิ่งกันไปหาทางปรับแต่ง ในอนาคตไม่นานนี้ จะมีแบตเตอรี่ และระบบจัดการพลังไฟฟ้าสำหรับรถยนต์ที่น่าจะมีขายในตลาดเสรี ไม่จำเป็นต้องไปซื้อรถทั้งคัน ระบบเหล่านี้อาจมาจากประเทศจีน หรืออินเดีย สำหรับคนไทยเรา อย่างน้อยก็ต้องลองหาทางพัฒนาปรับระบบรถหรือยานพาหนะ เพื่อให้ใช้กับระบบใหม่ได้

ลองศึกษาการปรับแต่ง

คนไทยมีความสามารถในการประยุกต์ใช้ หรือปรับแต่งอยู่แล้ว ลองศึกษาเรื่องปรับแต่งให้รถยนต์ได้กลายเป็นรถใช้ไฟฟ้าบ้านอัดเสริมกับระบบเครื่องยนต์ดูบ้าง เรียกว่า PHEVs หรือ Plug-in Hybrid Electric Vehicles

ลองดูบทความที่เขาได้ไปศึกษา และทำการติดตั้งระบบใหม่ โดยอาศัยเป็นโครงการสำหรับวิทยาลัยได้ทดลองดำเนินการ โดย การใช้บริการของวิทยาลัยชุมชนเมืองโอมาฮา (Omaha’s Metropolitan Community College – MCC) ใช้ห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีรถยนต์ ซึ่งกระบวนการปรับเปลี่ยนใช้เวลาประมาณ 2 วันทำงาน 1 วันสำหรับถอดและใส่ชิ้นส่วนใหม่ และอีก 1 วันสำหรับการทดลองขับขี่ ตรวจสอบ และปรับการใช้งาน

สำหรับขั้นตอนการทำงานจริง คงจะต้องให้คนมีความรู้เรื่องช่างดีพอ และมีความเข้าใจในรถยนต์ Toyota Prius อยู่บ้างแล้ว เป็นคนศึกษาและนำร่อง

แนวทางการพัฒนา

รถ Toyota Prius หรือรถลูกประสม (Hybrid Cars) อื่นๆ ยังเป็นของใหม่ในบ้านเรา จึงน่าจะลองนำรถขนาดเล็กเก่าๆ ที่ตัวถังยังดี แล้วนำมาดัดแปลงเป็นรถไฟฟ้า หรือรถไฟฟ้าลูกประสมแบบ PHEVs ที่ใช้ไฟฟ้าบ้านเสียบเติมพลังงานได้

ภาพ รถตุ๊กตุ๊ก ใช้เพื่อการขนส่งอเนกประสงค์

ภาพ รถตุ๊กตุ๊กเพื่อการท่องเที่ยว

ตุ๊กตุ๊ก ยังเป็นสัญลักษณ์ของการท่องเที่ยว แม้ในเมืองหลวง มีมลพิษทางอากาศมาก แต่ในต่างจังหวัด มันจะเข้าแทนที่รถจักรยานสามล้อคนถีบ (Tricycles)

ภาพ รถสามล้อไฟฟ้า (Electric Tricycle)

เป็นยานพาหนะที่ใช้แรงคนถีบ ร่วมกับไฟฟ้า ใช้ตามบ้าน แต่ยังไม่สามารถนำมาแทนรถตุ๊กตุ๊กได้

ภาพ Electric Golf Cart

ในปัจจุบันใช้วิ่งตามสนามกอล์ฟต่างๆ ปรับใช้ในศูนย์การค้าขนาดใหญ่เพื่อช่วยผู้โดยสารสูงอายุ แต่ยังไม่เหมาะสำหรับมาแทนรถตุ๊กตุ๊ก ที่ใช้รับส่งผู้โดยสาร

ภาพ รถตุ๊กตุ๊กใช้ในกิจการโรงแรม

รถตุ๊กตุ๊กไฟฟ้า (Electric Tuk Tuk) หากพัฒนาให้รถตุ๊กตุ๊กที่มีอยู่มากมาย ให้เป็นรถตุ๊กตุ๊กไฟฟ้าได้ จะมีการนำไปใช้ประโยชน์ได้อีกมากมาย

ลองปรับเป็นแนวคิดรถตุ๊กตุ๊กไฟฟ้า

ทางเลือกสำหรับทำโครงการวิจัยและพัฒนาสำหรับนักศึกษา

ลองทดลองทำเป็นรถตุ๊กตุ๊กไฟฟ้า (Electric Tuk Tuk) หรือรถตุ๊กตุ๊กไฟฟ้าลูกประสม (PHEVs) ผมจะทำหน้าที่ประชาสัมพันธ์ประสานงานหาผู้สนับสนุนให้

เฉพาะที่จังหวัดสุรินทร์ ผมไปเก็บข้อมูลจากบรรดาผู้มีอาชีพด้านรถตุ๊กตุ๊ก พบว่า เฉพาะที่ตัวอำเภอเมืองสุรินทร์ มีรถตุ๊กตุ๊กอยู่ 200 คัน ยังไม่มีการเพิ่ม แต่รถสามล้อถีบ น่าจะมีสัก 500 คัน เป็นแบบเก่าแก่ น่าจะเก็บไว้เป็นอนุสรณ์ แล้วปรับสร้างรถรุ่นใหม่ที่ประหยัดพลังงาน ขับขึ่ได้ในระยะทางที่ไกลขึ้น เพราะสามล้อคนถีบนี้ ถีบได้สัก 1-2 กิโลเมตร คนถีบก็หมดแรงแล้ว

ในประเทศไทยมีอำเภอหรือเมืองที่มีขนาดสัก 40,000 คนดังที่เมืองสุรินทร์นี้อีกหลายร้อยแห่ง ยานพาหนะทางเลือกแบบพื้นบ้านลูกประสมนี้ น่าจะเป็นสิ่งที่เราพอจะทำได้ เพียงแต่ต้องช่วยกันหาเจ้าภาพมาริเริ่ม และให้แรงจูงใจทั้งกับผู้รับจ้างขับขี่ และผู้ประกอบการอื่นๆที่ได้ผลประโยชน์ร่วม

ขันตอนการ Modify รถ Prius

การปรับเปลี่ยนรถ Toyota Prius รุ่นแรกๆ เป็น PHEVs

ภาพ Prius รุ่นที่ 1

เป็นรถในลักษณะ Sedan 4 ประตู รูปร่างคล้าย Toyota Corolla รถนั่งขนาดเล็ก ออกสู่ตลาดเมื่อปี ค.ศ. 2001 รถรุ่นนี้ในอเมริกา มีคนอยากนำมาปรับเปลี่ยน เพื่อให้เป็น PHEVs เพื่อประหยัดพลังงานยิ่งขึ้นไปอีก

ภาพ Prius รุ่นที่ 1
เป็นรถที่เป็นลักษณะ 5 ประตู Hatchback ด้านหลังเปิดเป็นบานกว้าง บรรทุกของได้สะดวก
ลองอ่านขั้นตอนการทำงานของเขา ในการปรับเปลี่ยนรถ Toyota Prius จากที่เป็นรถยนต์ลูกประสม (Hybrid Electric Car) เป็น PHEVs ซึ่งเป็นภาษาอังกฤษไปก่อน ใครมีความสามารถในการแปล ก็อนุเคราะห์เข้ามาแปลแล้วนำเสนอ เพื่อให้นักเรียนนักศึกษาด้านเทคนิคของเรา ได้ไปทดลองศึกษาเป็นโครงการ (Project Based Learning) ได้ครับ

Remove the rear cargo panels, including fenders and cargo deck, exposing the spare tire well and stock battery pack.
 Remove rear seat and remove spare tire carrier, exposing spare tire well. This is where the new battery pack will be installed.
 Remove plastic cover over battery cooling intact duct.
 Remove battery master circuit breaker, disabling the battery.
 Wait or use ohmmeter to discharge static charge in stock battery terminals.
 Remove battery case covering and disconnect battery terminals.
 Remove the battery air flow duct.
 Unscrew and remove stock NiMH battery pack which weighs about 70 lbs. (31.7 kg).
 Remove stock Toyota battery control board.
 Unscrew and remove NiMH battery modules from stock battery tray. Tray will be reused.
 Raise car with hydraulic lift and replace stock Toyota Prius coil springs on rear wheel suspension. No compression tools are needed to install stronger coils to cope with added weight of battery.
 Hoist replacement battery and position in vacated spare tire well. Mark holes to be drilled. Remove battery and drill holes into body.
 Re-hoist and position battery into well. Bolt pack into place.
 Screw stock battery tray back into its original position.
 Install small fan in now empty stock battery tray
 Install Battery Tender charger to keep stock Toyota accessory battery charged.
 Install Brusa programmable 1 kW charger
 Run battery charger cable to rear fender. Cut hole in fender and install 110V plug.
 Route and wire tie spaghetti of power and data cables.
 Install custom battery air duct connecting stock Toyota system to PICC battery pack.
 Position and tape in place cooling duct thermistor at battery tray air intake.
 Begin connecting cables and plugs.
 Place PICC custom-made battery tray cover and screw in place.
 Re-bolt stock battery tray braces.
 Replace and lock in place stock Toyota battery pack circuit breaker. Pack is now live.
 Start car to check that system is working. If error code(s) result, begin debugging. If no error codes develop, it's almost Miller time.

Replace rear seats, air intake cover, cargo area fender covers, and cargo deck lid.
It should be noted that because the battery pack is located within the car's crumple zone, any rear-end collision, depending on its severity, will likely damage the pack. Make sure you maintain adequate spacing between the cars in front and behind you to reduce the risk of collision. PICC is planning to conduct crash safety tests as its business develops to insure the pack does not enter the passenger area. Also, because the modules don't use any liquid electrolyte, there is little risk of chemical burns. PICC deliberately engineered its kit to make maximum use of Toyota's safety system, so in the event of a crash, the battery will automatically disconnect, as it does in the stock Prius.

For a personal account of how the conversion of our own Prius went this past week, be sure to read The Conversion of LIVN GRN.

ภาพ PHEV Prius ปรับแต่ง

การปรับแต่งรถ Prius ให้มีระบบเสียบใช้ไฟบ้านได้ ในสหรัฐอเมริกา และใช้ไฟบ้านระดับ 110 Volts ถ้าเป็นในประเทศไทย ใช้ไฟฟ้า 220 Volts จะยิ่งชาร์ตไฟได้เร็วขึ้นอีกเท่าตัว

________________________________________
Published: 11-Oct-2009 | Page Views: 2580